1 000 MW 机组凝结水泵变频运行控制除氧器水位的要点探讨

郑卫东， 李悍华， 戴航丹， 薛 建

（1.华能玉环发电厂， 浙江 玉环 317604； 2.浙江省电力公司电力科学研究院， 杭州 310014）

1 000 MW 机组凝结水泵变频运行控制除氧器水位的要点探讨

郑卫东1， 李悍华1， 戴航丹2， 薛 建1

（1.华能玉环发电厂， 浙江 玉环 317604； 2.浙江省电力公司电力科学研究院， 杭州 310014）

随着凝泵变频运行的广泛运用，如何充分发挥凝泵变频运行的节能特性，实现凝泵变频全程控制除氧器水位成为关注的问题。 介绍了华能玉环发电厂 1 000 MW 超超临界机组凝泵系统变频运行试验及逻辑优化，提出了应该注意的几个问题。

凝结水泵；变频；除氧器水位

1 设备概况

华能玉环发电厂 4 ×1 000 MW 超超临界机组采用中压凝结水精处理系统。凝汽器热井中的凝结水由凝结水泵（简称凝泵）升压后，经中压凝结水精处理装置、 汽封冷却器、 除氧器上水主/辅调节门、疏水冷却器和 4台低压加热器后进入除氧器。凝泵为 SULZER 公司生产的 BDC 5002 510型电动、立式、多级、筒型、离心泵，汽轮机最大连续出力工况 （TMCR）进 口流 量 为 1 840 t/h，110% 调 阀 全 开 工 况 （VWO）流 量 为2 215 t/h， 出口压力为 3.10 MPa， 转速为 1 486 r/min， 效率为81.5% 。 电 机 为 HYUNDAI 公 司 生 产 的 HRQ I5692 54 型， 电压为 6 000 V， 额定电流为 294.8 A， 启动电流为 1 621.4 A， 功率为 2 700 kW， 转速为 1 486 r/min， 功率因数 cosφ 为 0.89， 绝缘等级为F级。

2 凝泵变频运行方式的优化

由于汽泵密封水泵的密封水压力要求较高，原设计由凝结水系统中的杂用水提供，因此凝结水母管压力必须维持在高位运行，其中1台凝泵变频运行后，管路节流仍然较大，节能效果并不明显。 因此对 3，4号机组汽泵密封水系统进行了改造，在杂用水管路上增加了管道泵，以此对汽泵密封水进行增压。这样，机组凝结水母管的压力可以降低到 1 MPa左右，除氧器上水调阀基本无节流。

为了既节能降耗，又能在特殊工况下保证机组的安全运行，凝泵变频运行后要对凝结水系统运行方式做如下修改：

（1）原除氧器上水辅助调阀不再投用。

（2）机组正常运行阶段（负荷指令>400 MW），除氧器上水主阀维持在固定开度，由凝泵变频器控制除氧器水位。 调阀的固定开度随着负荷（凝结水流量）变化而变化，目的在于确保凝泵变频器的输出频率在可调且经济的范围内。

（3）在机组的启动阶段或在其他需要低压旁路（简称低旁）开启的情况下， 凝泵超驰至工频运行。除氧器上水主阀快速关至当前负荷对应下的工频阀位开度后，释放对除氧器水位的控制。

（4）机组汽泵运行， 管道泵跳闸后， 凝泵变频 控制凝结 水 管 道 压力 ， 管 道压力定 值 为 2.5 MPa。 此时， 除氧器上水主阀处于节流状态， 也须快速关至当前负荷对应下的工频阀位开度后，解除控制除氧器水位。

为了有效达到上述目的，有必要进行以下几个试验。

3 凝泵变频运行试验及注意要点

3.1 除氧器上水主阀开度试验

3.1.1 工频方式

试验前须确认凝泵变频器工频输出工况或处于工频泵运行；除氧器上水主阀投自动控制除氧器水位；确认调节机构的特性能满足自动调节的要求。工频泵运行模式下各个负荷段稳定的除氧器上水主阀开度，如表1所示。

表1 工频模式下负荷指令（LD）对应除氧器上水主阀开度

3.1.2 变频方式

试验前须确认凝泵处于变频运行方式，变频投自动，控制除氧器水位，除氧器上水主阀投自动，如凝结水母管压力过低时，可以手动将该阀关小以快速增压。

负荷由 400 MW 至 1 000 MW， 每增加 1 00 MW，测量 1次主阀开度，在保障凝结水系统稳定运行的同时，尽量全开除氧器上水主阀，使其无节流，增加系统运行经济性。

在试验过程中，上水主阀的开启和关闭必须都保持一定的速率，防止除氧器水位大幅度变化。由于除氧器上水主阀根据负荷指令（LD）自动控制，为防止负荷小幅度变化时频繁动作，在升负荷与降负荷的过程中分2个按照一定速率变化的环节控制（见图1 右侧）， 即在小幅变化时尽量保证除氧器上水主阀开度不变，目的在于确保凝泵变频器的输出频率在可调且经济的范围内。变频自动控制除氧器水位，在保证凝结水系统与机组稳定运行的前提下，除氧器上水主阀保持较大开度。

图1 除氧器上水主阀速率控制

3.2 凝泵变频泵与工频泵切换试验

试验分2步进行：

（1）变频泵转速手动升至工频转速，启动工频泵，停运变频泵，除氧器上水主阀控制除氧器水位。

（2）重新启动变频泵， 停运工频泵， 变频泵投自动调节。如果除氧器水位无法稳定或凝泵出口母管压力过低，由运行人员手动适当关小除氧器水位主调节阀；如果凝泵振动大或变频不稳定，由运行人员手动适当增加变频输出或切至工频泵运行。

工频切至变频自动运行时，除氧器上水主阀将从当前负荷下工频运行的开度切换至变频运行时的开度，由于之前除氧器水位较高，上水阀节流较多，凝泵电流波动较大，开启速度不宜过快， 速率须设置较小， 即图1 中 A1， 一般设置为0.05%/s； 上水主阀开至 50%以上时， 上水阀基本无节流，凝泵电流较稳定，上水阀开启速率可以适当调大， 即图1 中 A2，一般设置为 0.1%/s，降低水位冲击的同时确保稳定性。

3.3 凝结水系统故障时凝泵变频调节试验

凝结水系统在以下任一异常工况下：凝泵A/B 均运行 5 s 内； 低旁 A/B 任意出口温度高于100℃； 给水泵密封水出口温度任意 1 点高于75℃； 低旁 A/B 任意请求开， 凝泵变频切工频转速， 同时除氧器主上水阀超驰关至工频下 LD对应开度。 5 s后变频控制除氧器水位，异常信号消失后，主阀将开至变频下LD对应开度。

在该试验中，超驰至关重要，转速须迅速提升，速率放开，同时除氧器上水主阀须快速关小，保证在 5 s内能从全开关至当前负荷下工频运行时的开度， 速率一般设置为 20%/s， 这个阶段除氧器水位由上水主阀控制，类似工频运行时除氧水位控制。故障信号消失后，除氧器上水主阀将按照一定的速率开至当前负荷下变频运行时 LD对应的开度。该试验需要注意除氧器上水主阀开关的速度与凝泵变频调节变化的匹配，以保障除氧器水位的稳定。

3.4 300 MW 时凝泵变频控制出口母管压力的优化

在负荷 300 MW 以下时， 除氧器水位由除氧器上水阀控制，凝泵变频控制凝泵出口母管压力。原设定值为单一的负荷指令控制曲线，当低旁开或者除氧器压力变化时扰动较大，运行人员很难控制。 现优化为 f（LD）的压力值、 低旁请求开或开动作时进口压力值、凝汽器疏水温度高时凝汽器压力、 除氧器压力+0.3 MPa 四者取大值，加上运行偏置设定值（画面可操作）作为速率限制后的最终值，这样在降低扰动的同时增加运行可控性，做到真正地全程自动控制，如图2所示。

图2 300 MW 时凝泵出口母管压力控制

3.5 给水泵密封水温度控制优化试验

给水泵密封水由凝结水提供，受凝结水母管压力变化影响较大，尤其在切换凝泵及凝结水系统故障的情况下， PID 参数调整作用不明显， 须对给水泵密封水温度控制增加凝结水母管压力前馈，见表2。

表2 密封水温度控制前馈

4 试验中出现的问题与改进

变频降压试验中，发现无论是工频还是变频，只要凝泵能向除氧器正常上水，密封水就不会有任何问题，与负荷及汽泵转速高低无任何关系，这是由汽泵轴端密封结构所决定的。简而言之，只要控制凝结水母管压力与除氧器上水调门后压力的差值不 小于 0.2～0.3 MPa 即可， 这是凝 结 水主调阀开度 100%时， 凝泵向除氧器正常上水的必要条件。

根据试验结果，对控制逻辑进一步进行了优化，将优化控制方案中汽泵运行，管道泵跳闸后凝泵变频控制凝结水管道压力（压力定值为 2.5 MPa）优化为： 密封水任 1 点温度高于 75℃时， 凝泵变频控制凝结水管道压力。除氧器上水主阀快速关至当前负荷对应下的工频阀位开度后，释放控制除氧器水位。

图3为模拟低旁请求开时密封水温度控制趋势，给水前置泵A的压力控制逻辑中未添加压力前馈，给水前置泵B则添加了压力前馈。

图3 给泵密封水是否添加前馈作用比较

凝泵变频调节除氧器水位后，还需要关注以下几个技术细节：

（1）凝泵变频运行、备泵自启动压力原定值1.8MPa 明显不适合， 根据机组试验最低负荷 462MW 时压力 1.08 MPa 估算， 可以暂定当凝泵出口母管压力低于 0.9 MPa 时自动启动工频凝泵，凝泵出口母管压力低于 1.05 MPa 时自动启动密封水管道泵（如有安装）。

（2）原凝结水系统中的杂用水压力低闭锁低旁开启的定值为 1.8 MPa， 也已不适合， 取消该联锁， 并将低旁压力低开关定值调整为 1 MPa，改为报警。

（3）开启精处理旁路的压力定值需根据实际运行情况调整， 原为 1MPa， 一般调整为 0.7MPa。

（4）根据运行要求， 凝泵变频启动最低转速为 800 r/min， 变频器调节需设置低限值。

（5）在凝泵变频控制出口母管压力的逻辑与画面中，需添加1个压力偏置设定开关，便于对凝结水系统的稳定调节。

5 结语

玉环发电厂凝结水系统变频运行经优化后，凝泵变频全程自动控制除氧器水位，控制灵敏、精度高，运行证明只要把握了上述实施要点，均能得到良好的调节品质，运行稳定可靠，获得良好的节能效果。

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（本文编辑：陆 莹）

Discussion on Essentials for Deaerator W ater Level Control by Variablefrequency Operation of Condensate Pum p of 1 000 MW Units

ZHENGWei-dong1， LIHan-hua1， DAIHang-dan2， XUE Jian1
（1.Huaneng Yuhuan Power Plant， Yuhuan Zhejiang 317604， China；2.Z（P）EPC Electric Power Research Institute， Hangzhou 310014， China）

With the extensive use of frequency-variable operation of condensate pump， it has been concerned to improve energy saving performance and implement variable-frequency of condensate pump for deaeratorwater level control during the whole course.This paper introduces test on variable-frequency operation of condensate pump of 1 000 MW ultra supercritical units and logic optimization； it also raises some precautions.

condensate pump；frequency conversion； deaeratorwater level

TK321

： B

： 1007-1881（2012）11-0038-04

2012-05-31

郑卫东（1975-）， 男， 湖北荆州人， 工程师， 长期从事发电厂热工技术管理工作。